鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:478次 | 2022年08月30日
新款陰極材料面世!或?qū)⑹逛囯姵仉姌O能量密度翻三倍
據(jù)外媒報(bào)道,美國(guó)馬里蘭大學(xué)(UniversityofMaryland,UMD)、美國(guó)能源部國(guó)立布魯克哈文實(shí)驗(yàn)室(BrookhavenNationalLaboratory)及美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室(USArmyResearchLab)研發(fā)并研究了新款陰極材料——一款經(jīng)過(guò)改動(dòng)設(shè)計(jì)的三氟化鐵(irontrifluoride,F(xiàn)eF3),該材質(zhì)或?qū)⑹?a href="/keywords/lilizi/" class = "seo-anchor" data-anchorid=121 target="_blank">鋰離子電池電極的能量密度翻三倍。
該材料通常被用于鋰離子電池中,這主要得益于插層化學(xué)(intercalationchemistry)方法。然而,像三氟化鐵這類復(fù)合物通常會(huì)通過(guò)更為復(fù)雜的轉(zhuǎn)化反應(yīng)(conversionreaction)傳輸多個(gè)電子。
盡管FeF3的電勢(shì)可提升陰極的容量,該復(fù)合物在鋰離子電池中的歷史表現(xiàn)并不算好,因?yàn)檗D(zhuǎn)化反應(yīng)存在三大類問(wèn)題:能效低(滯后現(xiàn)象,hysteresis)、反應(yīng)速率低、副反應(yīng)(sidereactions)或?qū)е?a href="/keywords/lidianchi/" class = "seo-anchor" data-anchorid=120 target="_blank">鋰電池使用壽命縮短。
為克服這類技術(shù)挑戰(zhàn),研究團(tuán)隊(duì)利用化學(xué)品置換(chemicalsubstitution)工藝向FeF3納米棒(nanorods)加入了鈷院子及氧原子,使得科研人員能操控反應(yīng)途徑(reactionpathway)并實(shí)現(xiàn)可逆反應(yīng)。
首先,研究人員在功能性奈米材料研究中心(CenterforFunctionalNanomaterials,CFN)采用透射電子顯微鏡術(shù)(transmissionelectronmicroscopy,TEM)觀察FeF3的納米棒,其分辨率高達(dá)0.1納米。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
隨后,研究人員利用國(guó)家同步幅射光源II(NSLS-II)的X射線粉晶衍射(X-rayPowderDiffraction,XPD)光束線,使超亮X射線穿過(guò)陰極材料,然后對(duì)離散的光加以分析,研究人員或能視覺(jué)呈現(xiàn)該材料結(jié)構(gòu)的其它信息。
為評(píng)估該款陰極材料的功能性,將CFN與NSLS-II高度先進(jìn)的圖像及顯微技術(shù)相結(jié)合成為了其中的關(guān)鍵。
美國(guó)馬里蘭大學(xué)的研究人員表示,該研究策略或能應(yīng)用到其他高能量轉(zhuǎn)換材料中,未來(lái)的研究也可以采用該方法改進(jìn)其它的電池系統(tǒng)。